智能變電站系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)包括站控層及通過以太網(wǎng)與站控層連接的測控保護裝置，所述測控保護裝置包括母線測控保護裝置、主變測控保護裝置和線路測控保護裝置，所述各測控保護裝置皆由交換部分和測控保護部分通訊連接形成，所述母線測控保護裝置連接有電壓互感器、開關(guān)及閘刀，所述主變測控保護裝置和線路測控保護裝置分別連接有電流互感器、開關(guān)及閘刀，GOOSE、SV通過主變測控保護裝置和線路測控保護裝置的交換部分與母線測控保護裝置的交換部分連接。將現(xiàn)有的智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由三層減少為兩層，實現(xiàn)測控保護裝置之間的GOOSE、SV數(shù)據(jù)直接交換，避免了因在間隔層和過程層之間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸延時和擁堵。
【專利說明】智能變電站系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變電站自動化、繼電保護領(lǐng)域，尤其是一種智能變電站系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為站控層、間隔層及過程層。過程層裝置由合并單元和智能終端構(gòu)成，用于采集電壓量、電流量、開關(guān)量、控制輸出等，間隔層裝置為測控、保護或保護測控一體裝置，實現(xiàn)模擬量、直流量、開關(guān)量、控制輸出和繼電保護功能。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，過程層裝置是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g過程，其將中間數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳遞給間隔層，或?qū)㈤g隔層的控制輸出轉(zhuǎn)化為開出信號控制(一次)設(shè)備等。
[0003]這種結(jié)構(gòu)存在的缺陷有:
[0004]第一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。三層設(shè)備，兩層以太網(wǎng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大降低，投資費用增加。
[0005]第二、數(shù)據(jù)傳輸延時或擁堵。以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)存在延時、擁堵等情況。測控、保護裝置等需要的電氣量(如有功功率、無功功率、頻率、功率因素等)需要同步電壓和電流，延時或擁堵將使電壓、電流等失去同步，即使解決了同步，也將使間隔層裝置的負(fù)荷增加或延時增加。
[0006]第三、難以滿足繼電保護快速切除的要求。繼電保護需要快速切除故障，以保護系統(tǒng)不受更大影響。但這種結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)的延時性，難以保證繼電保護的動作時間。
[0007]故，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明目的是提供一種簡化智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少數(shù)據(jù)傳輸延時并提高繼電保護快速切除故障的特性。
[0009]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種智能變電站系統(tǒng)，所述智能變電站系統(tǒng)包括站控層及通過以太網(wǎng)與站控層連接的測控保護裝置，所述測控保護裝置包括母線測控保護裝置、主變測控保護裝置和線路測控保護裝置，所述各測控保護裝置皆由交換部分和測控保護部分組成，所述母線測控保護裝置連接有電壓互感器、開關(guān)及閘刀，所述主變測控保護裝置和線路測控保護裝置分別連接有電流互感器、開關(guān)及閘刀，GOOSE、SV通過主變測控保護裝置和線路測控保護裝置的交換部分與母線測控保護裝置的交換部分連接。
[0011]本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中智能變電站的間隔層和過程層融合形成測控保護裝置，使智能變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由三層減少為兩層，并且實現(xiàn)各測控保護裝置之間GOOSE、SV數(shù)據(jù)的直接交換，避免了因在間隔層和過程層之間設(shè)置網(wǎng)絡(luò)而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸延時和擁堵，遵循IEC61850傳輸規(guī)范，保障兼容性和互操作性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明測控保護裝置的工作原理框圖；
[0015]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中智能變電站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0017]如圖1或圖2所示，本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)包括站控層及與站控層連接的測控保護裝置。測控保護裝置與站控層之間具有以太網(wǎng)。相對于現(xiàn)有技術(shù)中具有站控層、過程層和間隔層的現(xiàn)有智能變電站系統(tǒng)，本發(fā)明將間隔層和過程層融合形成測控保護裝置，使現(xiàn)有的智能變電站的結(jié)構(gòu)由三層減少為兩層，避免了數(shù)據(jù)傳輸延時和擁堵，實現(xiàn)過程層數(shù)據(jù)和間隔層數(shù)據(jù)交換，并實現(xiàn)測控保護裝置之間的GOOSE、SV數(shù)據(jù)直接交換，遵循IEC61850傳輸規(guī)范，保障了網(wǎng)絡(luò)的兼容性和互操作性，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0018]測控保護裝置能夠同時處理現(xiàn)有技術(shù)中過程層和間隔層的數(shù)據(jù)。測控保護裝置包括母線測控保護裝置、主變測控保護裝置和線路測控保護裝置，各測控保護裝置皆由交換部分和測控保護部分組成。
[0019]結(jié)合圖3，每個測控保護裝置包括CPU板、液晶顯示板、電源板、常規(guī)互感器采集板、電子式互感器采集板、開關(guān)量采集板、直流量采集板、控制輸出板、使能輸出板、以太網(wǎng)交換板。
[0020]CPU板采用單CPU或雙CPU芯片的方式，通過總線與各種采集板、輸出板連接，并且提供總線或以太網(wǎng)接口與以太網(wǎng)交換板連接，從而進(jìn)行運算處理或裝置管理功能，并能進(jìn)行繼電保護邏輯功能運算。
[0021]液晶顯示板提供中英文及數(shù)字圖形的液晶、鍵盤和指示燈。交換部分與測控保護部分共用CPU板、液晶、鍵盤和指示燈。
[0022]常規(guī)互感器采集板用于接收電壓、電流模擬量，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后由CPU進(jìn)行處理。
[0023]電子式互感器采集板用于接收電壓、電流模擬量，經(jīng)通訊解碼后由CPU進(jìn)行處理。
[0024]母線測控保護裝置連接有電壓互感器、開關(guān)及閘刀，主變測控保護裝置和線路測控保護裝置分別連接有電流互感器、開關(guān)及閘刀?？刂戚敵霭搴褪鼓茌敵霭逵糜谔峁┛刂崎_關(guān)刀閘的繼電器輸出，防誤閉鎖接點。
[0025]以太網(wǎng)交換板具有獨立的數(shù)據(jù)交換總線和交換芯片，其管理功能共享測控保護裝置的CPU實現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換、VLAN和數(shù)據(jù)優(yōu)先級傳輸功能。
[0026]基于IEC61850規(guī)范或非IEC61850規(guī)范，本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)SV采集、GOOSE信號、GOOSE跳閘、電能計量和繼電保護功能，控制、模擬量和開關(guān)量采集、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換等功能或其中部分功能。以太網(wǎng)交換板各以太網(wǎng)口之間可以交換以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，能與其他以太網(wǎng)交換裝置等進(jìn)行組網(wǎng)。
[0027]具體說來，本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)交流互感器數(shù)據(jù)采集和電子式互感器數(shù)據(jù)采集。采集到的電壓、電流，經(jīng)處理運算，獲得相應(yīng)的電氣量，并可以發(fā)送SV量。能實現(xiàn)開關(guān)量采集，經(jīng)處理運算后，轉(zhuǎn)換為GOOSE信號。能夠?qū)崿F(xiàn)控制輸出和使能等。能夠接收站控層GOOSE命令，控制開關(guān)、刀閘等，也能提供其他開出和閉鎖功能。能實現(xiàn)兩層或三層以太網(wǎng)技術(shù)，可以劃分VLAN，數(shù)據(jù)優(yōu)先級控制，根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用，分別形成GOOSE網(wǎng)絡(luò)、SV網(wǎng)絡(luò)、對時網(wǎng)絡(luò)、站控網(wǎng)絡(luò)，或根據(jù)實際需求，多種網(wǎng)絡(luò)融合成一種網(wǎng)絡(luò)。裝置的串口管理接口和以太網(wǎng)管理接口可以同時管理測控保護功能和以太網(wǎng)交換功能。交換部分可以與測控保護部分共用液晶顯示、鍵盤、指示燈、人機界面和接口。將合并單元、智能終端等中間數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)以及電氣量運算、繼電保護等功能由測控保護裝置一并處理。
[0028]圖1是本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)的一種實施方式。本實施方式中，G00SE、SV網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)分開組網(wǎng)方式。母線電壓需提供給線路、主變等。母線測控保護裝置提供12個以太網(wǎng)交換接口。線路、主變等測控裝置提供4各個以太網(wǎng)交換接口。母線測控保護裝置作為物理連接的匯聚中心，采用星型接法，與線路、主變保護測控裝置連接。該種方式的優(yōu)點是GOOSE、SV不采用獨立的網(wǎng)絡(luò)交換機，實現(xiàn)組網(wǎng)，并且和站控層物理隔離，站控層出現(xiàn)的物理故障、軟件故障、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等，不影響間隔層裝置。
[0029]圖2是本發(fā)明智能變電站系統(tǒng)的另一種實施方式。本實施方式中，G00SE、SV網(wǎng)絡(luò)和站控層采用共網(wǎng)方式。母線電壓需提供給線路、主變等。母線、線路、主變測控保護裝置提供4個以太網(wǎng)交換接口，站控層的主網(wǎng)交換機提供48個以太網(wǎng)交換接口，站控層以太網(wǎng)交換機作為物理連接的匯聚中心，可采用星型接法，與母線、線路、主變保護測控裝置連接，可采用VLAN劃分，將其從邏輯上分隔成麗S、G00SE、SV等，也可根據(jù)主網(wǎng)交換機的負(fù)荷承載能力和負(fù)荷(規(guī)模)情況，邏輯上不用VLAN劃分。
【權(quán)利要求】
1.一種智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述智能變電站系統(tǒng)包括站控層及通過以太網(wǎng)與站控層連接的測控保護裝置，所述測控保護裝置包括母線測控保護裝置、主變測控保護裝置和線路測控保護裝置，所述各測控保護裝置皆由交換部分和測控保護部分組成，所述母線測控保護裝置連接有電壓互感器、開關(guān)及閘刀，所述主變測控保護裝置和線路測控保護裝置分別連接有電流互感器、開關(guān)及閘刀，GOOSE、SV通過主變測控保護裝置和線路測控保護裝置的交換部分與母線測控保護裝置的交換部分連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述測控保護裝置包括CPU板、液晶顯示板、電源板、常規(guī)互感器采集板、電子式互感器采集板、開關(guān)量采集板、直流量采集板、控制輸出板、使能輸出板和以太網(wǎng)交換板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述液晶顯示板包括液晶、鍵盤和指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述交換部分與測控保護部分共用CPU板、液晶、鍵盤和指示燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU板分別與常規(guī)互感器采集板、電子式互感器采集板、開關(guān)量采集板、直流量采集板以及輸出板連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述以太網(wǎng)交換板具有獨立的數(shù)據(jù)交換總線和交換芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述以太網(wǎng)交換板的各以太網(wǎng)口之間可以交換以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。
8.一種智能變電站系統(tǒng)，其特征在于:所述智能變電站系統(tǒng)包括站控層及與站控層連接的測控保護裝置，站控層和測控保護裝置之間設(shè)有以太網(wǎng)，所述測控保護裝置包括母線測控保護裝置、主變測控保護裝置和線路測控保護裝置，所述各測控保護裝置皆由交換部分和測控保護部分通訊連接形成，各測控保護裝置的交換部分通過GOOSE、SV與以太網(wǎng)主網(wǎng)連接，所述母線測控保護裝置連接有電壓互感器、開關(guān)及閘刀，所述主變測控保護裝置和線路測控保護裝置分別連接有電流互感器、開關(guān)及閘刀。
【文檔編號】H02J13/00GK104135066SQ201410141807
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】李熙春, 黃國方, 陳西海, 李家峰, 李寧, 潘成 申請人:國電南瑞科技股份有限公司